Nature Chemistry新文速递 8月22日|超分子级联信号转导; 蛋白质–配体复合物设计; 人工肽四级结构

生物分子在细胞室之间的移动主要由自然级联反应控制。受这些系统的启发，Jonathan R. Nitschke (University of Cambridge)等报道了通过自组装体系的修饰反应来引导超分子复合物的相间分布。

该自组装体系由四嗪边缘FeII8L12立方体和马来酰亚胺官能化的FeII4L6四面体这两个组成超分子笼组成。降冰片二烯作为级联反应的引发试剂，第一步触发自身与FeII8L12立方体中四嗪基团的反电子需求Diels–Alder反应。该反应的瞬态副产物环戊二烯成为传递信号，随后与马来酰亚胺官能化的FeII4L6四面体发生Diels–Alder反应。环辛炔可以通过与降冰片二烯的竞争来选择性地抑制级联反应，而用2-十八烷基降冰片二烯则能在级联反应完成时对FeII4L6四面体进行选择性烷基化。C18修饰的FeII4L6四面体由于亲油性的增加可将该超分子配合物带入非极性相，允许其从最初不可分离的混合物中分离出来。

酶催化需要对侧链、底物和辅因子等进行原子水平上的协调，但是目前还无法完全依靠第一原理来以精确预定结构设计小分子结合蛋白。

目前，David N. Beratan, Michael J. Therien和William F. DeGrado等(Duke University & University of California, San Francisco)报道了一种新型蛋白质PS1的设计。该蛋白可以在高达100°C的温度下结合高度缺电子的非天然卟啉。全蛋白PS1的高分辨率结构与设计在亚埃尺度上保持一致。脱辅基蛋白PS1的结构则保留了全蛋白的远端内核组装形式，同时具有易于与所需几何形状配体结合的柔性结合区域。这项研究表明内核组装和结合位点定义的统一是配体结合蛋白设计的中心原理。

天然存在的肽和蛋白质通常使用动态二硫键来赋予确定的三级/四级结构以形成具有均一尺寸和功能的结合位点。目前，虽然人工肽合成和修饰的技术已经非常成熟，但是控制四级结构的形成仍然是一个重大挑战。

现在Marvin Whiteley和Eric V. Anslyn等(University of Texas at Austin)通过固相铜催化的叠氮–炔环加成(SP-CuAAC)点击反应，将芳基醛和酰基酰肼官能团引入到低聚肽中。当混合时，这些互补官能团在中性pH的水性介质中快速反应以形成具有高度可调环形尺寸的肽– 肽分子间大环。此外，他们还能选择性地形成了序列特定的八字形、哑铃形、拉链样和多环的四级结构。控制具有错配数量的互补反应基团的反应肽的比例则能够形成较高分子量的特定序列梯形聚合物。这种人工诱导四级结构在某些情况下也增加了抗菌效果。这个新策略可以作为创建复杂非生物肽四级结构的通用方法。

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